美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）電子研究實(shí)驗(yàn)室（RLE）、哈佛大學(xué)以及奧地利維也納技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家們最近研制出了一種由單個(gè)光子控制的全光開(kāi)關(guān)，新的全光晶體管有望讓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)都受益。

新的全光開(kāi)關(guān)的核心是一對(duì)高度反光的鏡子。當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，光信號(hào)能穿過(guò)這兩面鏡子，當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，信號(hào)中約20%的光能穿過(guò)鏡子。如此一來(lái)，這對(duì)鏡子就構(gòu)成了所謂的光學(xué)共振器。在ERL的實(shí)驗(yàn)中，兩面鏡子間的空腔內(nèi)充滿了超冷的銫原子組成的氣體。一般情況下，銫原子與穿過(guò)鏡子的光“井水不犯河水”。但如果某個(gè)“門(mén)光子”以不同的角度射入兩面鏡子的中間，將一個(gè)原子的一個(gè)電子推入更高能態(tài)，它就會(huì)改變空腔的物理特性，使光無(wú)法再通過(guò)空腔，令開(kāi)關(guān)關(guān)閉。

隨著傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片上簇?fù)淼木w管越來(lái)越多，芯片的能耗與日俱增且變得更熱，這款全光晶體管或許可以解決這兩個(gè)問(wèn)題。這款設(shè)備對(duì)量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)可能更有益處?？茖W(xué)家們已經(jīng)使用激光捕獲離子和核磁共振制造出了原始的量子計(jì)算機(jī)，但很難讓量子比特保持疊加狀態(tài)，而光子更容易保持疊加狀態(tài)，科學(xué)家們可據(jù)此制造出一系列處于疊加狀態(tài)的光學(xué)電路。更重要的是，烏勒提表示，傳統(tǒng)晶體管可以將電信號(hào)內(nèi)的噪聲過(guò)濾掉，而量子反饋則能將量子噪聲抵消，因此，人們能制造出通過(guò)其他方法無(wú)法獲得的量子狀態(tài)。

這一開(kāi)關(guān)也能用做目前還沒(méi)有的光探測(cè)器：如果光子撞上了原子，光無(wú)法通過(guò)空腔，這意味該設(shè)備可以在不破壞光子的情況下探測(cè)其蹤跡。

（欄目編輯：梁曉英）